副矿物地球化学研究进展

摘要

副矿物广泛分布于各类火成岩、变质岩和沉积岩中,对寄主岩石的形成环境有很高的敏感度.以锆石、金红石和磷灰石为例,分别从结构特征、微量元素地球化学特征和同位素年代学等方面介绍副矿物地球化学的主要研究进展.锆石中U和Th的含量、Th/U值、Zr/Hf值等均与锆石成因类型有关,但共生矿物的存在和蜕晶化等因素可能会对这些微量元素产生影响,也可能导致不准确的同位素年龄结果.金红石以高Nb和Ta为特征,不同类型岩浆岩中Nb/Ta值差异较大,Cr-Nb二元判别图解也可以用来判断变质原岩类型.Mn2+、Eu2+、Sm3+、Dy3+、Er3+等微量元素会使磷灰石在受到阴极射线的激发下产生黄、绿或蓝色的光,因此磷灰石的发光特征可以反映其化学组成.不同类型岩石中的副矿物REEs的组成特征明显不同,说明受后期地质活动影响较弱的副矿物仍能精确指示其形成环境.由于锆石中的Ti和金红石中的Zr均是温度的函数,因此是重要的地质温度计,而榍石中的Zr对压力较敏感,常被用作地质压力计.锆石、金红石和磷灰石均为高铀矿物,均可进行U-Pb同位素定年,副矿物Sm-Nd、Lu-Hf也已逐渐成为常规定年法.热年代学得到快速发展以来,高-中-低温同位素体系与地质温度计和压力计的配套使用,不仅能够获取更准确的年龄值,还能提供更完整的地质体演化P-T-t曲线.副矿物地球化学将会更注重于尚未深入研究的其他副矿物在岩浆和高温变质过程中、在油气成藏演化的不同阶段中、在微生物活动影响下的内部结构和成分变化,新的同位素体系、纳米技术和精度更高的分析仪器等的发展会为副矿物研究带来更多突破.